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激光测距仪测距基本原理

[浏览:870 次] [更新时间:2012-7-16]
 

用於天文觀測之雙筒望遠鏡: 
5cm
以上雙筒望遠鏡的口徑集光力強,是相當適合天文觀測用的。另外射出瞳徑(Exit pupil)也是相當重要的,5~7mm的射出瞳徑最適合天文用

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) 口徑:物鏡的直徑,口徑大小決定望遠鏡的集光力與解像力,口徑愈大愈亮,解像力愈高。以7X50雙筒鏡為例,50代表口徑50mm,一般手持雙筒鏡適合5cm以下,5cm以上可用三腳架支撐。 

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) 倍率:以7X50雙筒鏡為例,7X代表倍率7倍,手持雙筒鏡建議倍率為7~10倍。有些人會問,更高倍率的雙筒鏡不是更好嗎?不是的,倍率太高容易晃動影響影像品質,需要三腳架支,在使用上沒有那麼方便,而且狹窄的視野常會使新手產生大海撈針的恐懼感。 

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) 射出瞳徑(Exit pupil):將雙筒拿離你遠一點,目鏡上的小亮圓就是射出瞳徑,越大越亮。公式:射出瞳徑mm=口徑mm∕倍率。因人眼瞳孔夜間最大可放大到約7mm,故射出瞳徑越接近7mm亮度越高,越適合天文使用,但人眼白天瞳孔只有23mm,所以白天賞鳥觀景就不須選用射出瞳徑太大的雙筒以免浪費。你也可以用同樣方法檢查稜鏡的品質,BaK4材質的稜鏡較好,沒有稜鏡遮蔽現象,看到的射出瞳徑是完整的圓形,能使影像較為清晰、明亮。BK7的稜鏡有稜鏡遮蔽現象,圓形射出瞳周圍會產生缺角的情形。 

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) 鍍膜:在鏡片表面鍍上一層特殊的金屬化合物,目的是減少反光,增加光線透射率,較高級的機種內部的光學鏡片及稜鏡都採用全面多層膜處裡(Fully multilayer coating),可大幅提昇亮度、反差及解像力。拿起雙筒,讓物鏡朝向自己並觀察反射光,反射光越暗越好,表示光線透射率越高,某些天文用頂級機種(如Fujinon),從物鏡看下去好像看到黑洞一樣。反射光顏色從暗綠、暗藍到暗紫都有。但所謂“紅寶石鍍膜”是將物鏡表面鍍上一層反射紅光波長的鍍膜,這種鍍膜只會使影像產生減光及色偏現象,讓影像變暗、變綠而已,絕無其他不肖廠商誇稱的紅外線及夜視能力,大家請勿受騙。 

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) 良視距(Eye relief):目鏡到焦點距離,良視距越長,可以在離目鏡遠一點的方看到整個視野,較適合帶著眼鏡的人直接湊上去使用。良視距較短12mm以下就無法做到。大部份市面上的雙筒均有8~14mm,某些超長良視距HPHigh eye point)機型有20mm以上。 

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) 視野:透過望遠鏡所看見的範圍,又分為實際視野RFV與眼視視野(視角)AFV兩種,常以角度°表示。公式:實際視野 X 倍率 = 眼視視野(視角)。如果你覺得某鏡筒看起來有窄小、以管窺天的感覺,那就是目鏡視角不夠大的緣故。目鏡本身視角狹窄或倍率提高都會讓你看到的實際視野變小。 

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) 其他標示或名詞: 
WP
water proof)氣密防水設計:機身內部抽真空灌入高壓乾燥氮氣,絕對不會因為濕氣入侵而長霉,適合無光害但溫差大容易結露的高山及視野佳但潮濕的海邊使用,因此專業天文人士及賞鳥者非常喜愛,但防水機種相當昂貴。 

CF(center focusing)
IF(Individual focusing):對焦方式分為CF中央調焦式和IF雙眼獨立調焦式兩種,雙眼獨立調焦設計使用於地面觀測較不方便,但天體都是在無限遠焦距,所以對於天文觀測毫無影響,且中央對焦對焦部連動機構若考慮防水處裡則需要相當的技術性,故運用在氣密防水機種可大幅降低成本。 

ED(Extra low dispertion)
:某些高級機種物鏡是採用ED超低色散玻璃,可使色像差減至最低。但稜鏡及目鏡也會產生色差,所以效果有限。 

非球面鏡片(Aspherical lens):這種光學技術可消除視野週邊因球面像差而產生的模糊現象,使視野從中央到週邊達到完全的銳像,適合對光學品質苛求的您。 

  以上這些能在你選擇雙筒時作為判斷的依據,如果你要求很高,像NIKONPENTAX頂級氣密防水機種可能12萬跑不掉,但如果你預算沒那麼多,2,0005,000多元的雙筒鏡也是不錯的選擇。 

激光测距仪测距基本原理

时间:2012118日 浏览次数:41

激光测距仪激光测距基本原理

激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播在AB两点间往返一次所需时间为t,则AB两点间距离D可用下列表示。

    D=ct/2 

   
式中:D——测站点AB两点间距离;c——光在大气中传播的速度;t——光往返AB一次所需的时间。

   
由上式可知,要测量AB距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。

   
相位式激光测距仪 

   
相位式激光测距仪是用无线电波段的频率,对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间,如下图所示。

    相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。由于其精度高,一般为毫米级,为了有效的反射信号,并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上,对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。

   
若调制光角频率为ω,在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ,则对应时间可表示为:

    t=
φ/ω

   
将此关系代入(3-6)式距离D可表示为

    D=1/2 ct=1/2 c
·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ) =c/4f (N+ΔN)=U(N+) 

   
式中:φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。

   
ω——调制信号的角频率,ω=2πf 
 
    U
——单位长度,数值等于1/4调制波长  
    N
——测线所包含调制半波长个数。  
   
Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。  
   
ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。 

   
ΔN=φ/ω 

   
在给定调制和标准大气条件下,频率c/(4πf)是一个常数,此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ,由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展,已使φ的测量达到很高的精度。

   
为了测得不足π的相角φ,可以通过不同的方法来进行测量,通常应用最多的是延迟测相和数字测相,目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。

   
由上所述一般情况下相位式激光测距仪使用连续发射带调制信号的激光束,为了获得测距高精度还需配置合作目标,而目前推出的手持式激光测距仪是脉冲式激光测距仪中又一新型测距仪,它不仅体积小、重量轻,还采用数字测相脉冲展宽细分技术,无需合作目标即可达到毫米级精度,测程已经超过100m,且能快速准确地直接显示距离。是短程精度精密工程测量、房屋建筑面积测量中最新型的长度计量标准器具。

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